基于MySQL和Redis扣減庫存的實踐
背景
在很多情況下，扣減庫存是一個十分常見的需求，例如：學生選課系統中課程數量的扣減，抽獎系統中活動次數的扣減，電商系統中商品庫存的扣減等，都涉及到數量的扣減，這些系統在成功扣減的前提下，絕對不能出現庫存扣減多了的情況，也就是不能出現超賣。同時，我們也要注重系統性能的提升，這篇文章從這兩個角度進行分析和討論。
環(huán)境搭建
后臺系統
基于 SpringBoot 搭建后臺系統，JDK 為 1.8
<properties>
<java.version>1.8</java.version>
<project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
<project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
<spring-boot.version>2.3.12.RELEASE</spring-boot.version>
</properties>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>mysql</groupId>
<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.projectlombok</groupId>
<artifactId>lombok</artifactId>
<optional>true</optional>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.baomidou</groupId>
<artifactId>mybatis-plus-boot-starter</artifactId>
<version>3.5.2</version>
</dependency>
</dependencies>中間件
中間件使用 MySQL + Redis 進行數據的存儲，使用 Mybatis 作為 ORM 框架
create database t_desc collate utf8mb4_general_ci;
use t_desc;
create table t_good (
id bigint auto_increment primary key comment '自增id',
good_name varchar(255) not null comment '商品名稱',
stock int not null comment '商品庫存'
) comment '庫存測試表';
insert into t_good(good_name, stock) value('iphone', 50);創(chuàng)建一張商品庫存表，里面含有商品 id、商品名稱 和庫存 3 個字段，所有扣減庫存的操作都在這張表上進行；
測試工具
使用 JMeter 5.5 進行測試
以下的庫存數量統一設置為 50 個，線程組的數量為 10 個，循環(huán) 10 次，共 100 個扣減請求，最終正確的結果應該是扣減完畢后庫存的數量應該為 0, 而不是 -50
扣減模式
基于數據庫行鎖 + CAS 實現庫存的扣減
行鎖
若直接直接在數據庫層面進行庫存的直接扣減，100 個線程同時進行請求，肯定會造成庫存的超賣
SQL 語句為
<update id="descGoodStock">
update t_desc.t_good
set t_good.stock = t_good.stock - 1
where id = #{id}
</update>考慮到 update 語句，若根據主鍵索引作為條件進行更新，會對數據庫的某一行加上行鎖（數據庫開啟事務自動提交），所以我們加上 stock > 0 的判斷條件
<update id="descGoodStockByLock">
update t_desc.t_good
set t_good.stock = t_good.stock - 1
where id = #{id}
and t_good.stock > 0
</update>開啟 JMeter 進行測試，可見沒有超賣
CAS
CAS 即 Compare and Set，先把舊的庫存查出來，再把舊的庫存作為 update 的條件之一，若數據庫中的庫存與舊的庫存一致，則進行更新，否則不進行更新。
其實本質上與行鎖的方式沒什么區(qū)別，而且多了一次查詢，寫這個方法只是為了記錄而已
若有兩個以上的線程先查詢到了商品的舊庫存，這種方法可能會出現扣不完的情況
Java 代碼：
@PostMapping("/db")
public Map<String, Object> goodDescControllerByDataBase(Long id) {
HashMap<String, Object> ret = new HashMap<>();
// 查出舊的值
Good good = goodMapper.selectStockById(id);
// 再進行更新
int i = goodMapper.descGoodStockCAS(id, good.getStock());
if (i > 1) {
ret.put("info", "success, 扣減成功");
} else {
ret.put("info", "fail, 扣減失敗");
}
return ret;
}SQL 語句
<update id="descGoodStockCAS">
update t_desc.t_good
set t_good.stock = t_good.stock - 1
where id = #{id}
and t_good.stock = #{stock}
and t_good.stock > 0
</update>測試結果：
綜上，基于數據庫的兩種扣減庫存的方式都沒有實現超賣，但是畢竟是數據庫，數據存儲于物理磁盤中，性能方面就有待考量；
基于 Redis 實現庫存的扣減
基本思想是：我們把庫存的數量提前放到 Redis 上，直接在 Redis 進行庫存的扣減
- 先查詢 redis 中的庫存
- 若小于 0 直接返回
- 若大于 0 則進行 Redis 和 數據庫 中的庫存扣減
不過這里存在 并發(fā) 問題，考慮極限情況，兩個線程同時獲得 stock = 1，然后再去進行庫存扣減，勢必會造成超賣的現象
下面給出兩種解決辦法
使用 decrement 方法
redisTemplate.opsForValue().decrement()：對某個 key 進行減 1 操作，會返回扣減后的值
若該值大于等于 0 才進行數據庫的庫存的扣減，否則直接返回庫存不足的提示
這種方法是基于 Redis 的指令是原子性的
Java 代碼：
@PostMapping("/redis")
public Map<String, Object> goodDescControllerByRedis(Long id) throws InterruptedException {
HashMap<String, Object> ret = new HashMap<>();
ret.put("info", "fail, 扣減失敗");
// 查詢 Redis 中的庫存
Integer stock = (Integer) redisTemplate.opsForValue().get(key + id);
Thread.sleep(100);
if (stock <= 0) {
return ret;
}
// 扣減 redis 中庫存
Long decrement = redisTemplate.opsForValue().decrement(key + id);
if (decrement >= 0) {
// 扣減數據庫庫存
goodMapper.descGoodStock(id);
ret.put("info", "success, 扣減成功");
}
return ret;
}其實 decrement 方法是原子性的，可以不用對庫存先進行查詢的操作，只需要判斷扣減后的數是否大于 0 即可。但是如果并發(fā)量高的話，建議還是加上判斷的邏輯，可以提高 Redis 的性能，不用每次進行 decrement 操作；
缺點：這種辦法會導致 Redis 中庫存產生超賣現象，若對 Redis 中庫存數量要求準確，就不要使用這種方法；
測試結果：
Redis 中的庫存產生超賣現象：
MySQL 中的庫存沒有超賣：
使用 LUA 腳本
上述問題的關鍵是：查詢 和 扣減 是兩個分開操作，不是一條原子性的命令。我們可以使用 LUA 腳本，把這兩條命令封裝到 LUA 代碼中，實現這兩個操作的原子性
LUA 代碼
---
--- Generated by EmmyLua(https://github.com/EmmyLua)
--- Created by Ezreal.
--- DateTime: 2023/5/6 21:56
---
if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 1) then
local stock = tonumber(redis.call('get', KEYS[1]));
if (stock <= 0) then
return -1;
end
if (stock > 0) then
redis.call('incrby', KEYS[1], -1);
return 1;
end
end
return -1先獲取值，然后判斷庫存數量，若沒有小于等于 0 就先進行扣減即可
Java 代碼
private static final DefaultRedisScript<Long> DECREASE_GOOD_STOCK_SCRIPT = new DefaultRedisScript<>();
static {
DECREASE_GOOD_STOCK_SCRIPT.setLocation(new ClassPathResource("/lua/desc_stock.lua"));
// 設置返回值類型
DECREASE_GOOD_STOCK_SCRIPT.setResultType(Long.class);
}
@PostMapping("/lua")
public Map<String, Object> goodDescControllerByLUA(Long id) {
List<String> keys = new ArrayList<>();
keys.add("stock:" + id);
HashMap<String, Object> ret = new HashMap<>();
ret.put("info", "fail, 扣減失敗");
Long execute = redisTemplate.execute(DECREASE_GOOD_STOCK_SCRIPT, keys);
if (execute == 1) {
goodMapper.descGoodStock(id);
ret.put("info", "success, 扣減成功");
}
return ret;
}結果：Redis 和 MySQL 中的庫存均為 0 ，沒有超賣
使用分布式鎖
可以使用 redisson 分布式鎖進行扣減庫存處理，鎖住查詢和扣減兩個步驟即可；
若是在分布式環(huán)境下，要考慮 分布式鎖 與 LUA 腳本的結合！
java 代碼
@PostMapping("/lock")
public Map<String, Object> goodDescControllerByLock(Long id) throws InterruptedException {
HashMap<String, Object> ret = new HashMap<>();
ret.put("info", "fail, 扣減失敗");
// 加鎖
RLock lock = redissonClient.getLock("stock" + id);
boolean tryLock = lock.tryLock(2L, 1L, TimeUnit.SECONDS);
if (tryLock) {
Integer stock = (Integer) redisTemplate.opsForValue().get(key + id);
if (stock <= 0) {
return ret;
}
Long decrement = redisTemplate.opsForValue().decrement(key + id);
if (decrement >= 0) {
goodMapper.descGoodStock(id);
ret.put("info", "success, 扣減成功");
}
}
return ret;
}測試結果：
Redis 中庫存數量沒有超賣
MySQL 中庫存數量沒有超賣
總結
如果在項目初期流量較少可以考慮基于 數據庫行鎖 進行庫存的扣減，到了后期流量大，幾乎都要用到 Redis：
- decrement：追求簡單快速實現，不考慮 Redis 庫存中的準確性；
- LUA 腳本：追求 Redis 中庫存的準確性，在 Redis 層面上要進行多重的條件判斷
- Lock：追求 Redis 中庫存的準確性，在分布式環(huán)境中要考慮 LUA + Lock 的結合
到此這篇關于基于MySQL和Redis扣減庫存的實踐的文章就介紹到這了,更多相關MySQL和Redis扣減庫存內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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